KR100910471B1 - 용강의 청정도 및 탈류효율 향상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로출강~2차정련 과정에서 고청정의 저류 용강 제조방법에 관한 것으로, 전로출강중에 적절한 양의 알미늄을 투입하고, 버블링 공정에서 아르곤 가스의 취입량을 적절히 제어하고, 버불링시 발생되는 나탕부위에 탈산재인 알미늄과 부원료인 생석회 및 형석등을 소량 연속 투입함으로써 고청정의 저류 용강을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 전로에서 정련된 용강을 레이들로 출강하고, 레이들내의 용강에 아르곤 가스를 취입하여 용강을 버블링하는 공정을 포함하여 저류 용강을 제조하는 방법에 있어서, 레이들내 용강의 용해알미늄의 함량이 0.01~0.03중량%가 되도록 상기 전로출강중에 탈산재인 알미늄을 투입하고; 상기 아르곤 가스의 취입유량은 1.5~10.0Nl/min로 설정하고; 그리고 상기 버블링시 발생되는 나탕부위에, 탈산재인 알미늄을 용강 1톤에 대하여 0.06~0.12kg 연속 분할 투입하고, 그리고 부원료인 생석회 및 형석을 용강 1톤에 대하여 각각 1~8kg 및 0.2~0.6kg을 연속 분할 투입하는 것을 특징으로 하는 고청정의 저류 용강의 제조방법을 그 요지로 한다.

청정, 저류, 용강, 정련, 알미늄, 부원료, 버블링

Description

용강의 청정도 및 탈류효율 향상 방법 {Method for Improving Cleanliness and Desulfurization Efficiency of Molten Steel}

도 1은 통상적인 레이들 정련에 있어 버블링 공정을 나타내는 개략도

도 2는 종래기술에서의 버블링 작업 및 산화물계 개재물 집적층 나타내는 모식도

도 3은 본 발명법에 의한 버블링 작업 및 탈류반응 향상을 위한 산화물계 개재물 집적층 해소 기구를 나타내는 모식도

도 4는 종래방법과 본 발명에 있어서 목표 알미늄 농도를 조정하는 방법의 차이를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 용강 2 . . . 슬래그 3 . . . 버블링 랜스 5 . . . 레이들 6 . . . 아르곤 가스

본 발명은 전로출강~2차정련 과정에서 고청정의 저류 용강 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로출강~2차정련 과정에서 슬래그/용강 계면 근방을 적절히 제어하여 보다 효율적인 탈류반응과 개재물의 포집용해를 달성할 수 있는 고청정의 저류 용강 제조방법에 관한 것이다.

통상, 제강조업은 용선예비처리 ~ 전로 ~ 2차정련 공정으로 구분된다.

용선예비처리는 고로로부터 출선된 용선중 함유되어 있는 불순원소인 유황, 인등을 전로에 장입하기 전에 미리 제거하는 단계이며, 전로조업은 주원료로 용선과 고철을 사용하여 송산랜스를 통해 순산소를 취입하면서 생석회 등의 부원료 및 냉각재등을 투입하여 탈탄 및 탈린하여 장입된 용선을 정련한다.

이렇게 정련된 용강은 출탕과정을 거치는데, 이때 수요가가 원하는 용강의 조성을 얻기 위하여 기본적인 합금철 및 탈산재등을 투입하고, 필요에 따라서 2차정련공정에서 탈황을 목적으로 레이들내 용강 상부에 생석회 및 형석 등을 투입한다. 이렇게 한 다음, 2차정련 스테이션(station)으로 이송한 후 도 1과 같이 버블링 랜스(Bubbling Lance)를 상부로부터 레이들(Ladle)내 용탕으로 침지하여 버블링하면, 용강내 기포가 생성되어 부상하면서 용탕의 교반력을 공급함에 의해 용탕 및 슬래그의 성분 및 온도의 균일화와 동시에 정련작업이 진행된다.

상기에서 전로 출강중 투입된 다량의 탈산재는 용탕중 용해산소와 반응하여 산화물계 개재물이 생성되는 외에 대기의 산화에 의한 손실 및 유출된 전로 슬래그중의 산화철 및 산화망간등의 환원 등에 소모되며, 합금철은 용해되어 필요 성분을 공급하게 된다.

그리고, 생석회는 슬래그 염기도를 상승시키기 위해 투입하는데, 이것은 용탕상부에 출탕시 유출된 전로슬래그와 혼재되어 있게 된다.

여기서 전로슬래그는 염기도(CaO/SiO₂)가 3.0~3.5이고 철산화물(FeO)이 20~35중량% 함유되어 있다.

한편, 2차정련 스테이션에 도착한 레이들내 용강은 탈산된 상태로 용해알미늄이 0.05중량% 이상이 함유되어 있으며, 내부에는 탈산생성물인 미세한 개재물로 현탁되어 있다. 이러한 개재물은 용탕보다 비중이 1/3~1/2 정도로 가벼우므로 부상하여 용강과 슬래그 계면 근방으로 집적된다.

0.05중량% 이상의 용해 알미늄을 함유하는 용강중 현탁 개재물 및 유황을 효과적으로 슬래그층으로 제거하기 위해서는 슬래그의 조성을 제어하고, 슬래그/용탕간 탈류반응이 촉진되도록 하여야 한다.

먼저, 탈류반응에 대하여 설명하면 다음과 같이 정리된다.

3(CaO) + 3[S] + 2[Al] →3(CaS) + (Al₂O₃)

K = a³ _CaO·a³ _S·a² _Al /a³ _CaS·a_Al2O3

여기서, K는 탈류반응에 대한 화학 반응 평형정수이며, a_i는 i성분의 활동도를, T는 절대온도를 의미한다.

상기 평형정수로부터 효과적인 탈류반응의 유도를 위해서는 일정온도에서는 반응물인 슬래그중 CaO 활동도와 용탕중 [Al] 및 [S]의 활동도를 크게 해주는 것이 좋고, 반면에 생성물인 슬래그중 CaS, Al₂O₃ 활동도를 낮게 해주는 것이 바람직함을 알 수 있다.

그리고 반응온도가 높을수록 탈류반응이 잘 일어난다

상기의 탈류반응을 효과적으로 유도하기 위한 조건을 열거하면 다음과 같다.

(1). 슬래그의 염기도가 높을 것. 즉, 슬래그중 CaO 농도가 높고, SiO₂의 농도가 낮아야 한다.

(2). 슬래그의 융점이 낮고, 점도가 낮을 것. 즉, 유동성이 좋아야 한다.

(3). 슬래그 및 용강의 산소 포텐샬이 낮을 것. 즉, 슬래그중 산화철 및 산화망간의 농도가 낮고, 용강중 산소와의 친화력이 강한 Al, Si, Mn등의 농도가 높을수록 유리함을 의미한다.

(4). 반응온도가 높을 것. 즉, 슬래그 및 용강의 온도가 높을수록 유리하다.

(5). 용강 및 슬래그층의 물질이동이 빨라야 한다. 즉, 슬래그/용강 계면에서 반응에 의해 생성된 물질(CaS, Al₂O₃)이 슬래그층 내부로의 이동이 용이하게 되어 슬래그/용강 계면에는 항상 탈류능이 높은 상태를 유지하여야 한다.

따라서 이를 위해서는 용강의 교반을 부여하여야 함을 의미한다.

상기의 탈류 반응식에 의해 생성된 Al₂O₃는 개재물원으로 작용할 수 있는데, 이의 효과적인 제거를 위해서는 슬래그층내 포집 용해시켜야 하므로 슬래그/용강.계면 근방에서의 슬래그 및 용강의 조건을 생성된 개재물이 쉽게 포집,용해되도록 하여야 한다.

이를 만족시키기 위한 조건을 살펴보면, 효과적인 탈류반응을 유도하기 위한 조건과 동일하다.

따라서, 상기의 조건을 동시에 만족되도록 하는 것은 일반적으로 알려진 사실이다.

한편, 실조업에서도 탈류 및 개재물의 효과적 제거를 위한 조업시 다음의 조건을 만족시키기 위해 작업을 실시하고 있다. 그 조건을 열거하면 다음과 같다.

(1), 용탕 및 슬래그중 산소포텐샬이 낮아야 한다. 즉, 용탕중 용해산소 낮고, 슬래그중 산화철 및 산화망간의 함량의 합이 1중량 % 이하가 되도록 한다.

(2). 용강온도가 높게 유지되도록 한다.

(3). 슬래그의 염기도 높고, 용융점이 낮도록 유도한다.

(4). 용강중 산소와의 화학적 친화력이 강한 원소가 많도록 해준다.

(5). 용강을 강하게 교반시켜 준다.

일반적으로 현장조업에서는 상기 조건중 (1)을 충족시키기 위하여 용탕 및 슬래그를 알미늄, 실리콘등과 같은 강력한 탈산력을 가진 원소로 탈산을 한다.

상기 조건중 (2)는 별도의 조정을 할 수 없으며, 통상 용탕온도는 1580~1620℃ 범위에서 탈류작업을 하게 된다.

상기 조건중 (3)의 조건을 충족시키기 위해 출탕작업시 미리 2500℃의 고융점 생석회를 투입하고 있으며, 조기 재화를 위해 형석을 같이 투입하고, (1)의 조건을 위해 실시한 탈산재에 의해 용탕중 생성된 탈산생성물이 부상하여 슬래그층으로 모이게 되고, 슬래그중의 산화철이나 산화망간이 환원되어 생성되는 알루미나 등이 25중량% 이상 함유시켜 용융점이 낮은 슬래그로 유도하는 작업을 한다.

상기 조건중 (4)의 조건은 수요가가 원하는 용강조성을 맞추어야 하기 때문에 탈류율을 높이기 위해 인위적으로 높일 수는 없다.

그리고 상기 조건중 (5)의 조업중 아르곤 가스유량을 증가시켜 슬래그/용강 계면층의 격렬한 교란을 유도하여 물질이동속도가 크게 되도록 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 용강중 개재물 및 유황을 효과적으로 제거하기 위한 조건을 맞추기 위해 적극적으로 버블링 등과 같은 방법을 실시함에도 불구하고 탈류율은 저조하여 성분격외가 발생되는 경우가 적지 않다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 전로출강중에 적절한 양의 알미늄을 투입하고, 버블링 공정에서 아르곤 가스의 취입량을 적절히 제어하고, 버불링시 발생되는 나탕부위에 탈산재인 알미늄과 부원료인 생석회 및 형석등을 소량 연속 투입함으로써 고청정의 저류 용강을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 전로에서 정련된 용강을 레이들로 출강하고, 레이들내의 용강에 아르곤 가스를 취입하여 용강을 버블링하는 공정을 포함하여 저류 용강을 제조하는 방법에 있어서,

레이들내 용강의 용해알미늄의 함량이 0.01~0.03중량%가 되도록 상기 전로출강중에 탈산재인 알미늄을 투입하고;

상기 아르곤 가스의 취입유량은 1.5~10.0Nl/min로 설정하고; 그리고 상기 버블링시 발생되는 나탕부위에, 탈산재인 알미늄을 용강 1톤에 대하여 0.06~0.12kg 연속 분할 투입하고, 그리고 부원료인 생석회 및 형석을 용강 1톤에 대하여 각각 1~8kg 및 0.2~0.6kg을 연속 분할 투입하는 것을 특징으로 하는 고청정의 저류 용강의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자들은 연구 및 실험을 행한 결과, 다음과 같은 사실을 발견할 수 있었다.

(1). 전로 출강시 유출되는 전로 슬래그와 투입한 생석회 및 형석등에 의해 균일한 혼합이 되어 있지 않아서 슬래그중 산소 포켄샬이 매우 높다는 것, 즉 슬래그중의 산화철 및 산화망간의 농도가 높다는 것,

(2). 전로 출강시 탈산재인 알미늄을 용강 1톤에 대하여 2kg 정도를 투입하여 출강이 완료된 시점에 레이들내 용강중 용해 알미늄이 0.05중량% 이상이고, 용해산소가 5ppm이하의 산소포텐샬이 지극히 낮은 용강임에도 불구하고 용강과 슬래그 계면 근방의 용강측 및 슬래그측의 산소 포텐샬이 높다는 것,

(3). 전로~레이들간 출강시 탈산재에 의해 생성된 알루미나 및 산화규소 등의 개재물들이 부상되어 슬래그/용탕간 계면에 집적됨에 따라 상기의 (1)의 조건인 슬래그의 평균 조성 자체는 염기도가 높고, 용탕 및 슬래그의 산소포텐샬이 낮음에도 불구하고 탈류반응이 진행되는 장소인 슬래그/용탕계면에서는 평균 조성과 같이 균질화가 되어 있지 않고 개재물들이 집적된 상태로 되어 있어 탈류반응은 물론 개재물이 효과적으로 슬래그층으로의 포집, 용해가 되지 않는다는 것을 알았다.

따라서, 본 발명은 상기한 연구 및 실험결과에 근거하여 이루어진 것으로서, 슬래 그/용강 계면 근방을 적절히 제어하여 보다 효율적인 탈류반응과 개재물의 포집용해를 달성하는 것이다.

즉, 본 발명은 전로 출강중 레이들내 용강중 용해알미늄을 0.01~0.03중량%를 목표로 투입하는 1단계와 2차정련 공정에서 아르곤 버블링에 의해 발생되는 나탕부위에 용강중 목표 용해 알미늄이 0.04중량%가 되도록 탈산재인 알미늄을 연속 투입하되, 생석회 및 형석등을 투입하여 슬래그와 용강 계면의 근방의 용강측 및 슬래그측의 산소 포텐샬을 낮게 유지되도록 하면서 동시에 염기도 및 유동성을 확보되도록 하여 슬래그와 용강 계면 근방에 집적된 산화물계 개재물을 포집용해시키고, 탈류반응에 유리한 조건을 연속적으로 제공되도록 일련의 과정을 조기에 유도함에 의해 고청정의 저류용강을 제조하는 것이다.

상기 슬래그와 용탕 계면 근방에 집적된 개재물층은 출탕시 투입된 탈산재에 의해 용탕중 용해산소와 반응하여 생성된 산화물(주로 Al₂O₃)로써 CaO가 다량 함유된 산소포텐샬이 높은 슬래그층과 용탕과의 별도의 층을 형성함에 의해 개재믈 포집용해는 물론 탈류반응을 진행시킴에 있어 큰 장애요인으로 작용하고 있다. 이것을 그림으로 도식적으로 나타내면 도 2와 같이 된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 아르곤을 용강(1)내에 취입하면 랜스 선단부로부터 아르곤 기포가 생성되고 이 기포는 용탕내부에서부터 슬래그(2) 계면층으로 상승하면서 용탕은 교반력을 얻게 된다.

이때 슬래그층은 기포가 파열되면서 나탕을 발생시키며, 이 나탕 근방의 슬래그층은 혼합성이 좋은 슬래그 영역이 된다.

하지만, 전로 출강중 유출된 산소포텐샬이 높은 전로 슬래그가 레이들 슬래그/용탕 계면 근방에 확산되면서 산소포텐샬을 높게 하여 슬래그/용탕간 계면반응에 의해 탈류반응이 불리하게 조성되면서 우수한 탈류율과 개재물 제거효과를 얻을 수가 없다.

이에, 본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해 전로 출강 ~ 2차정련 공정에서 고청정의 저류 용강 제조함에 있어서, 전로 출강중 탈산재인 알미늄을 레이들내 용강의 용해 알미늄을 0.01~0.03중량%를 목표로 투입하여 용강중 용해산소를 5ppm 이하가 되도록 하고, 이후 2차정련과정에서 버블링을 실시하여 용강에 교반력을 공급하되, 이때 발생되는 나탕부위에 종래에 슬래그/용강 계면 근방에 산소포텐샬이 높아서 개재물 포집용해능력과 탈류반응의 장애가 되어 왔던 것을 용해 알미늄을 0.04%중량%를 목표로 공급하여 슬래그/용강 계면 근방에 산소포텐샬이 낮은 분위기로 변화사켜줌에 의해 목표 용해 알미늄의 안정적인 조정이 가능해지고, 부원료인 생석회 및 형석등을 연속 분할 투입하여 슬래그 및 용강 근방에 산화물계 개재물이 부상되어 슬래그와 용탕계면에 집적되어 탈류반응의 정체를 야기시키는 국부적 산화물계 개재물층을 해소함과 동시에 슬래그와 용강 계면 근방의 슬래그측에는 염기도가 높고 산소포텐샬이 항상 낮은 조건을 제공하고, 용강측에는 용해 알미늄 농도가 항상 높도록 하여 상기 개재물 집적층은 자연스럽게 신속하게 해소되도록하면서 탈류반응에 의해 생성된 CaS와 Al₂O₃는 슬래그층내에서 안정적으로 존재하도록 하는 것이다.

도 3은 상기한 본 발명의 기본적인 기술사상을 도식적으로 표현한 것으로써, 전로 출강중에는 합금철과 탈산재를 투입하여 용강조성 및 용해 알미늄을 목표하는 함량에 비해 낮게 유지되도록 한다음, 2차정련공정에서 버블링을 실시하여 용강에 교반력을 제공하면서 목표 용해 알미늄을 조정하기 위해 나탕부위에 알미늄 및 부원료 등을 연속 분할 투입하여 슬래그와 용강 계면 근방에 개재물 포집 용해와 반응반응이 용이하도록 분위기를 자연스럽게 유도됨을 나타내고 있다. 이렇게 함으로써, 슬래그/용강 계면 근방의 슬래그측은 산소 포텐샬이 낮으면서 CaO와 용탕중 유황의 반응 기회 확대는 물론 슬래그중 산화철 및 산화망간의 환원이 급속히 진행되고, 동시에 용강측에는 용해 알미늄 농도가 높으면서 산소 포텐샬이 낮아 개재물 포집용해와 탈류반응은 신속히 진행되게 된다.

이상의 도 2와 도3으로부터 알 수 있는 바와 같이 종래의 경우 레이들내 슬래그/용강 계면 근방의 슬래그 및 용강측의 산소 포텐샬이 높으면서 특히 슬래그측은 알루미나 농도가 높아져 개재물 용해 및 탈류반응에 불리하게 작용하는 반면, 본 발명과 같이 실시하는 경우에는 슬래그/용강 계면의 슬래그 및 용강측의 산소 포텐샬은 항상 낮게 나타나게 되고, 슬래그측은 염기도가 높고, 슬래그 유동성이 좋은 분위기가 유지되어 항상 개재물의 용해는 물론 탈류반응이 촉진되는 특징을 가지게 된다.

한편, 상기와 같은 현상을 바람직하게 유도하기 위한 버블링 작업시 랜스를 통해 취입하는 아르곤 유량은 용강 1톤당 1.5~10Nl/min 범위에서 실시하는 것이 좋다. 여기서 아르곤 유량을 용강 1톤당 1.5Nl/min 미만을 취입한 경우에는 버블링에 의해 교반강도가 약하여 본발명의 효과가 충분치 못하며, 용강 1톤당 10Nl/min 초과 하여 취입한 경우에는 용탕이 비산하는 스프래쉬(Splash)현상이나 용탕중 대기의 질소 픽업(Pick-up)이 생기므로 는 경우가 있어 버블링 작업시 취입하는 아르곤 유량은 용강 1톤에 대하여 1.5~10Nl/min 범위에서 실시하는 것이 바림직하다.

또한, 본 발명은 전로 출강중 알미늄을 용해산소 제거를 위해 투입하되 출강완료후 용해 알미늄이 0.01~0.03중량% 범위가 되도록 투입하는 것이 바람직하다. 출강완료후의 용해 알미늄의 함량이 0.01중량% 미만이 되면 용해산소농도가 높아지는 문제가 있고, 0.03중량%를 초과하면 2차정련과정에서의 버블링시 슬래그/용강 계면 근방의 산소포텐샬을 항상 낮게 유지하기 위해 나탕부위에 연속 분할 투입할때의 투입해야할 알미늄의 절대량이 부족하게 되어 본 발명의 효과가 미흡하게 될 가능성이 높은 문제가 있다.

그리고, 2차정련과정에서 버블링중 나탕 부위에 투입되는 알미늄과 생석회 및 형석의 바람직한 투입에 관해 설명하면 다음과 같다.

상기 알미늄은 출강완료시의 용해 알미늄이 0.01~0.03중량%의 상태에서 0.04중량%를 목표로 투입하는 것이 바람직하며, 이를 투입량으로 환산하면 조업 실적을 근거로 하여 용강 1톤에 대하여 0.06~0.12kg을 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부원료인 생석회 및 형석은 각각 용강 1톤에 대하여 1~8kg 및 0.2~0.6kg을 연속 분할 투입하는 것이 바람직하다.

상기 알미늄이 용강 1톤에 대하여 0.06kg 미만 투입되면 슬래그/용강 계면 근방의 산소포텐샬을 지속적으로 낮게 유지하는데에 한계가 있고, 0.12kg 초과하여 투입하게 되면 제조원가 상승과 더불어 용강중 용해 알미늄의 지나친 공급으로 성분관리 에 어려움이 있다.

또한, 상기 생석회는 용강 1톤에 대하여 1kg 미만 투입하면 슬래그/용강 계면 근방의 개재물을 포집,용해시켜 슬래그측으로의 흡수 제거 능력 및 탈류반응에 필요한 염기도를 확보하는데 미흡하고, 8kg 초과하여 투입하면 용강 내부에서 발생되는 개재물의 흡수와 슬래그의 염기도 확보 측면에서는 유리하지만 슬래그/용강 계면의 온도 강하로 인한 탈류반응 촉진효과와 주어진 처리시간에서 슬래그의 저융점화를 신속히 실현하는데 어려움이 있다.

또한, 상기 형석은 용강 1톤에 대하여 0.2kg 미만 투입되면, 슬래그/용강 계면의 슬래그측의 저융점화 효과가 미흡하고, 0.6kg 초과하여 투입되면 슬래그측의 저융점화 효과에는 좋으나 내화물의 침식 및 처리후 불소로 인한 냉각수 오염 등의 문제점이 있어 상기 형석의 투입량은 용강 1톤에 대하여 0.2~0.6kg로 선정하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

300톤 용량의 레이들을 이용하여 전로 출강과정에 탈산재로 하기 표 2의 조성을 갖는 알미늄을 투입하고, 합금철로써 하기 표 2의 조성을 갖는 페로실리콘(Fe-Si) 및 페로망간(Fe-Mn) 등을 투입하여 수요가가 원하는 용강조성을 맞추며, 부원료로는 하기 표 1의 조성을 갖는 생석회, 형석을 투입하여 출탕을 완료한 다음, 버블링 스탠드(Bubbling Stand)로 이송하여 버블링 랜스 이용하여 아르곤을 용강 1톤당 3.0~9.0Nl/min의 유량으로 취입하면서 약 10분간 버블링을 실시하였다.

이때 사용한 버블링 실시전 용강은 탄소: 0.04~0.12중량%, 규소: 0.15~0.50중량%, 망간: 0.30~1.60중량%, 인: 0.008~0.013 중량%, 및 유황: 0.005~0.015중량%의 조성을 갖는다.

구분	화학조성(중량%)
	CaO	MgO	Fe2O3	SiO2	Al2O3	CaF2	Igloss
생석회	90.71	3.80	0.49	0.92	0.28	-	3.80
형석	-	-	-	13.54	-	83.86	-

구분	화학조성(중량%)
	Fe	C	Si	Mn	P	S	Al	Mg
알미늄	1.58	-	0.51	0.25	-	-	95.67	0.49
페로실리콘	24.29	0.02	75.64	0.01	0.02	0.02	-	-
페로망간	18.40	0.45	0.43	80.55	0.17	0.004	-	-

(종래예)

300톤 용량의 레이들을 이용하여 전로 출강과정에 알미늄을 600~650kg을 투입하여 출강완료후 용강중 용해 알미늄이 0.06~0.08중량%가 되도록 하고, 합금철로써 페로실리콘(Fe-Si), 페로망간(Fe-Mn) 등을 투입하여 수요가가 원하는 용강조성을 맞추도록 하였으며, 부원료로는 생석회 1.5~2.5톤, 형석 200~300kg을 투입하여 출탕을 완료한 다음, 버블링 스탠드(Bubbling Stand)로 이송하여 버블링 랜스를 이용하여 아르곤을 용강 1톤당 3.0~9.0Nl/min의 유량으로 취입하면서 약 10분간 버블링을 실시하였다.

상기 과정을 통해 버블링 스탠드에 도착한후 레이들내 용탕을 랜스를 이용하여 버블링을 실시하되, 랜스를 레이들 바닥으로부터 300mm 떨어진 지금까지 랜스 선단부를 고정시켜 놓고 10분간 연속하여 버블링을 실시하였다. 이러한 방법에 의 해 10 차이지(Charge)를 실시하고, 탈류율을 조사한 결과, 탈류율은 10~45%정도 였다.

또한, 유사한 조업조건으로 실시하였음에도 불구하고 탈류율은 재현성 이 없고, 탈류처리후 결과에 대한 신뢰성이 없었으며, 이로 인하여 안정적인 조업을 하는데 문제가 있음을 확인하였다.

여기서 탈류율은 버블링 처리전 용탕중 유황농도에 대해 버블링 처리 전후의 유황농도의 차를 백분율로 표시한 것을 의미한다.

그리고 이와 같은 방법에 의해 처리한 용강에 대한 개재물 제거효과를 판단하기 위해 연속주조후 주편을 채취하여 개재물량의 지수인 전산소(T.[O], Total Oxygen이라고 함)를 분석한 결과, 주편의 전산소가 13~20ppm으로 나타났으며 평균값은 16ppm이었다.

한편, 종래방법에 의해 처리한 용강중 용해 알미늄은 버블링 스탠드에 도착시 0.06~0.08중량%에서 시작되어 버블링을 실시하면서 용해 알미늄이 슬래그중 산화철이나 산화망간을 환원시키는데 소모되거나 버불링에 의해 형성되는 나탕부에서 대기중의 산소에 의해 용해 알미늄의 손실이 발생되어 목표하는 용해 알미늄이 0.03~0.04중량%를 맞추는 방법으로 작업이 진행되므로 레이들내의 슬래그의 풀림상태나 슬래그/용강 계면에서의 반응성 정도에 따라 용해 알미늄의 변동이 커서 탈류율과 개재물의 제거 효과가 크게 달라지는 문제점이 내포되어 있음을 알 수 있었다.

또한, 버블링 작업시 용해 알미늄의 감소분이 전량 산화알미늄이 되어 슬래 그중에 존재하게 되어 개재물 흡수 제거 능력이 약해짐과 동시에 탈류능도 약해져서 고청정의 저류용강을 제조하는데에 비효율성이 내포되어 있다.

이와 같이 처리됨에 의해 고가의 알미늄 투입은 많을 수 밖에 없을 뿐만 아니라, 전로 출강중에는 생석회 및 형석 투입량 또한 다량 투입될 수 밖에 없었다. 이로 인해 슬래그 발생량도 많아지며, 용강온도 강하 또한 커질 수 밖에 없기 때문에, 연속주조할때 요구되는 용강온도를 제공하기 위해서는 전로 출강시 용강온도가 높아져야 하는 문제가 생기게 된다.

(발명예)

상기 종래예와 동일한 전로 출강 ~ 레이들 정련 과정을 거치되, 전로 출강중에는 알미늄을 종래보다 약300kg이 적은 300~350kg을 투입하여 출강완료후 용강중 용해 알미늄이 0.01~0.03중량%가 되도록 하였고, 부원료는 종래예에서 생석회 1.5~2.5톤 투입하던 것을 약 1톤 적은 0.5~1.5톤을, 형석 200~300kg을 투입하던 것을 약100~200kg 적은 50~100kg을 투입하여 출탕을 완료한 다음, 버블링 스탠드(Bubbling Stand)로 이송하여 종래예와 동일하게 버블링 랜스 이용하여 아르곤을 용강 1톤당 3.0~9.0Nl/min의 유량으로 취입하면서 약 10분간 버블링을 실시하되, 버블링시 발생되는 나탕 부위에 알미늄 및 생석회, 형석 등을 연속 부할 투입하였다.

이때 연속 분할 투입하는 알미늄 및 생석회, 형석 등은 슬래그/용강 계면층을 통해 빨려들어가서 슬래그/용강 계면층을 슬래그측은 고염기도 및 저산소 포텐샬을 지속적으로 유지되도록 하고, 용강측은 용해 알미늄 농도가 높은 조성을 지속 적으로 갖게 되어 항상 저산소 포텐샬을 유지시켜 탈류반응의 촉진은 물론 용강중 개재물을 포집,용해시켜 슬래그층으로 개재물이 안정적으로 흡수, 제거되도록 분위기를 제공해줌으로써 고청정의 저류 용강을 제조할 수 있게 된다.

상기 방법을 10차이지에 대하여 실시하고, 탈류율을 측정한 결과, 탈류율은 53~75%(평균 64%)를, 주편의 전산소는 8~13ppm(평균 11ppm)을 얻을 수 있었다.

이 사실로부터 종래예에서 얻은 탈류율 10~45%에 비하여 안정적으로 50% 이상의 탈류율의 얻게 되었고, 개재물량의 지수인 전산소도 종래의 13~20ppm에 비하여 8~13ppm의 고청정강을 얻을 수 있었다.

따라서, 본 발명법에 의해 탈류효율 향상은 물론 개재물의 제거 효과도 크게 향상되어 안정적인 고청정의 저류용강을 제조할 수 있음을 입증할 수 있었다

상기한 종래예와 본 발명예에 있어서 가장 큰 차이점의 하나인 용해 알루미늄 농도변화가 도 4에 나타나 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 종래예의 경우에는 용강의 최종 목표조성인 알미늄의 목표농도를 유지하기 위하여 산화성 물질 혹은 대기와의 산화에 의해 감소되는 정도를 고려하여 조업경험상 출강중에 일괄적으로 투입한 반면에, 발명예의 경우에는 효과적인 탈류 및 개재물 제거효율을 극대화하기 위하여 적정 수준의 1차 알미늄 농도를 확보한 후 슬래그 및 용강의 계면에서의 반응 및 개재물 제거를 극대화 하기 위하여 알미늄을 2차 투입한다는 것이다.

알미늄 탈산의 저류강을 대상으로 유황의 성분격외를 조사한 결과, 종래예의 경우에는 매월 4~5차이지(charge)가 발생하였으나, 발명예의 경우에는 3개월간 1차 이지도 발생하지 않았으며, 종래예에 비해 현저한 탈류율의 안정적 확보가 가능함을 입증할 수 있었다.

그리고, 개재물의 효율적인 제거방법이 도출됨에 따라 연속주조공정에서 개재물에 의해 노즐막힘 현상이 현저히 감소됨을 확인할 수 있었으며, 이로부터 생산성 및 품질의 향상과 더불어 안정적 조업에 기여할 수 있는 효과도 제공하게 되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전로 출강 ~ 버블링 작업에 있어서 알미늄, 생석회, 형석 등의 투입방법을 개선함에 의해 버블링 작업시 슬래그와 용강 계면근방의 슬래그측 및 용강측의 조건을 효울적인 탈류반응 및 개재물 제거을 가능하도록 분위기를 조성해줌에 의해 고청정의 저류 용강을 안정적으로 제조할 수 있게 됨에 따라 용강의 품질 향상과 더불어 유황의 성분격외의 대폭적 감소가 가능해지고, 연속주조시 개재물에 의한 노즐막힘이 해소됨에 의해 안정적인 조업을 제공함에 따라 생산성 향상 및 작업성이 개선되는 효과를 갖는 것이다.

Claims (1)

1. 전로에서 정련된 용강을 레이들로 출강하고, 레이들내의 용강에 아르곤 가스를 취입하여 용강을 버블링하는 공정을 포함하는 용강의 청정도 및 탈류효율 향상 방법에 있어서,

   레이들내 용강의 용해알미늄의 함량이 0.01~0.03중량%가 되도록 상기 전로출강중에 탈산재인 알미늄을 투입하고;

   상기 아르곤 가스의 취입유량은 1.5~10.0Nl/min로 설정하고; 그리고 상기 버블링시 발생되는 나탕부위에, 탈산재인 알미늄을 용강 1톤에 대하여 0.06~0.12kg 연속 분할 투입하고, 그리고 부원료인 생석회 및 형석을 용강 1톤에 대하여 각각 1~8kg 및 0.2~0.6kg을 연속 분할 투입하는 것을 특징으로 하는 용강의 청정도 및 탈류효율 향상 방법

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